【手続補正書】
【提出日】平成18年3月10日(2006.3.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ発振器から出力されるレーザ光の予め定める光軸上に光軸位置決め装置を配置し、この光軸位置決め装置により前記レーザ発振器から出力されるレーザ光を被加工物上に位置決めするようにしたレーザ加工機において、
前記レーザ発振器と前記光軸位置決め装置との間に配置され、前記レーザ光の光軸を偏向自在な光軸偏向手段と、
前記光軸位置決め装置と前記光軸偏向手段との間に配置され、前記レーザ光の光軸の位置を検出するための光軸位置検出手段と、を備え、
前記光軸位置検出手段の検出結果に基づき、前記光軸偏向手段によって前記光軸位置決め装置に入射する前記レーザ光の光軸を前記予め定める光軸に一致させる、
ことを特徴とするレーザ加工機。
【請求項２】
前記光軸偏向手段は、軸の周りに回転自在の２つのミラーから構成され、
それぞれの前記軸は、前記ミラーに入射および反射される前記予め定める光軸を含む平面に対して垂直、かつ互いにねじれの位置となるように配置されると共に、
前記ミラーに入射又は反射される前記予め定める光軸方向に移動自在である、
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工機。
【請求項３】
前記光軸位置検出手段は、前記予め定める光軸上にあって異なる２点の前記レーザ光の光軸を検出可能に配置される、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーザ加工機。
【請求項４】
前記光軸位置検出手段は、前記予め定める光軸が通過する異なる２点に配置され、前記レーザ光を分光する第１及び第２のビームスプリッタと、前記第１及び第２のビームスプリッタによりそれぞれ分光されたレーザ光を受光する２つの光検出装置と、を有して構成されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のレーザ加工機。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
従来のレーザ加工機６０は、レーザ発振器１、全反射ミラー３、外部光学系４、全反射ミラー５、光軸位置決め装置６、集光レンズ（ｆθレンズ）８、及びテーブル１０を有して構成されており、レーザ発振器１の開口部（出射部）１ａの中心から出力されたレーザ光２は、全反射ミラー３を介してレンズ等で構成された外部光学系４に導かれ、全反射ミラー５、光軸位置決め装置６および集光レンズ（ｆθレンズ）８を介してテーブル１０上に固定された被加工物９に照射される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
また、上記光軸位置決め装置６は、回転の軸がねじれの位置に配置された全反射ミラー６ａ、６ｂと、全反射ミラー６ａ、６ｂを回転させるスキャナモータ６ｃ、６ｄとから構成されており、上記テーブル１０は、ＸＹ方向（紙面の左右及び紙面の垂直方向）に移動自在に構成されている。そして、全反射ミラー６ａ、６ｂを回転させることにより、レーザ光２を被加工物９上の所望の位置に位置決めする。なお、光学的には、外部光学系４の後部に結像された像を集光レンズ８を用いて加工点で縮小結像するように構成されている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
ところで、全反射ミラー６ａの回転角度によりレーザ光２が集光レンズ８の偏向点を通らなくなる場合がある。そのため、レーザ発振器１と全反射ミラー６ａとの間に全反射ミラーを配置し、この全反射ミラーを入射光に対する角度を維持させた状態で移動させることにより、レーザ光２の全反射ミラー６ａに入射する位置を調節し、レーザ光２が集光レンズ８の偏向点を通るようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
図６はレーザ発振器１の開口部１ａを模式的に示す平面図である。上記レーザ発振器１内部の発振源で形成されたレーザ光２は、レーザ発振器１内部のレンズやミラーからなる光学系により外形を整形および拡がり角を調整され、例えば図６に示すように、その光軸はレーザ発振器１の開口部（射出部）１ａの中心Ｑに一致し、かつ紙面に平行な開口部１ａに対して垂直になるように構成されている。しかし、レーザ発振器１の内部に配置されたレンズやミラーは、レーザ光が通過することにより温度上昇し、熱変形が発生する場合があるため、加工に伴って光軸の開口部１ａにおける位置が例えば中心Ｑからずれた点Ｑ１に移動したり、開口部１ａに対する角度が垂直ではなくなったりする場合がある。また、レーザ発振器１の発振周波数や出力を変えた場合も、開口部１ａにおける光軸の位置が中心Ｑからずれたり、垂直ではなくなったりする。そして、この光軸の中心Ｑからのずれ量、ずれ方向および開口部１ａにおける出射角度は、使用条件によって変化し、一様ではない。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記全反射ミラーにより集光レンズ８の偏向点を通るようにしたものは（例えば特許文献１参照）、全反射ミラーに入射するレーザ光の光軸が変化しない場合、形状精度に優れる加工をおこなうことができる。しかし、レーザ光の光軸がずれたり、出射角度が変化した場合には、レーザ光２の位置決め精度が低下し、加工位置精度が低下すると共に、外部光学系４の後ろ側に結像される像に歪みや欠陥が生じ、加工部の形状精度が低下してしまう。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
請求項１に係る本発明は、レーザ発振器（１）から出力されるレーザ光の予め定める光軸（Ｏ）上に光軸位置決め装置（６）を配置し、この光軸位置決め装置（６）により前記レーザ発振器（１）から出力されるレーザ光を被加工物（９）上に位置決めするようにしたレーザ加工機（５０）において、
前記レーザ発振器（１）と前記光軸位置決め装置（６）との間に配置され、前記レーザ光の光軸を偏向自在な光軸偏向手段（１２，２０）と、
前記光軸位置決め装置（６）と前記光軸偏向手段（１２，２０）との間に配置され、前記レーザ光の光軸の位置を検出するための光軸位置検出手段（１４，１５，１６，１７）と、を備え、
前記光軸位置検出手段（１４，１５，１６，１７）の検出結果に基づき、前記光軸偏向手段（１２，２０）によって前記光軸位置決め装置（６）に入射する前記レーザ光の光軸を前記予め定める光軸（Ｏ）に一致させる、
ことを特徴とするレーザ加工機（５０）にある。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
請求項２に係る本発明は、前記光軸偏向手段（１２，２０）は、軸（１１，２１）の周りに回転自在の２つのミラーから構成され、
それぞれの前記軸（１１，２１）は、前記ミラー（例えば６ａ，６ｂ）に入射および反射される前記予め定める光軸を含む平面に対して垂直、かつ互いにねじれの位置となるように配置されると共に、
前記ミラーに入射又は反射される前記予め定める光軸方向に移動自在である、
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工機（５０）にある。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
請求項３に係る本発明は、前記光軸位置検出手段（１４，１５，１６，１７）は、前記予め定める光軸上にあって異なる２点の前記レーザ光の光軸を検出可能に配置される、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーザ加工機（５０）にある。
請求項４に係る本発明は、前記光軸位置検出手段（１４，１５，１６，１７）は、前記予め定める光軸が通過する異なる２点に配置され、前記レーザ光を分光する第１及び第２のビームスプリッタ（１４，１５）と、前記第１及び第２のビームスプリッタ（１４，１５）によりそれぞれ分光されたレーザ光を受光する２つの光検出装置（１６，１７）と、を有して構成されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のレーザ加工機（５０）にある。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
以下、本発明に係る実施の形態を図１乃至図３に沿って説明する。図１は本発明に係るレーザ加工機における光学系を模式的に示す説明図、図２はミラー１２の動作を示す説明図で、（ａ）はミラー１２をＺ方向に移動した際を示す図、（ｂ）はミラー１２をｕ’方向に回動した際を示す図、図３は光検出装置の動作を示す説明図である。なお、図４と同じものまたは同一機能のものは同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
ミラー（光軸偏向手段）１２は、レーザ光を入射する方向及び反射する方向に垂直な、即ち紙面に垂直な方向の軸１１を有しており、該軸１１の回りの、矢印ｕ−ｕ’方向に回動自在であり、図示を省略する移動装置により基本光軸Ｏと直角の矢印Ｚ−Ｚ’方向、即ち図１において紙面における上下方向（又は紙面における左右方向）に移動自在である。つまりミラー１２の軸１１は、該ミラー１２に入射及び反射される基本光軸Ｏを含む平面に対して垂直に配置され、かつ基本光軸Ｏのミラー１２により反射される方向（又は入射される方向）に移動自在である。なお、基本光軸Ｏは、レーザ発振器１の開口部１ａの中心Ｑから垂直に出力されるレーザ光の中心軸である。また、ミラー１２の基本光軸Ｏに対する基準角度は４５°である。更に、ミラー１２の軸１１は、後述するミラー２０の軸２１と互いにねじれの位置となるように配置されている。
これにより、レーザ発振機１からの基本光軸Ｏに対する被加工物９表面上のXＹ軸の一方において、ミラー１２を矢印ｕ−ｕ’ 方向に回動させること、及び矢印Ｚ−Ｚ’方向であるＺ軸方向に移動させることで、レーザ光２の光軸を基本光軸Ｏに一致させることができる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
全反射ミラー１３はミラー１２で偏向された基本光軸Ｏを紙面に垂直かつ紙面の奥側方向に偏向させる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
ミラー（光軸偏向手段）２０は、全反射ミラー１３により偏向されたレーザ光を入射する方向及び反射する方向に垂直な、即ち紙面に平行な上下方向の軸２１を有しており、該軸２１の回りの、矢印ｖ−ｖ’方向に回動自在であり、図示を省略する移動装置により図１において紙面に垂直な方向（又は紙面における上下方向）に移動自在である。つまりミラー２０の軸２１は、該ミラー１２に入射及び反射される基本光軸Ｏを含む平面に対して垂直に配置され、かつ基本光軸Ｏのミラー２０により反射される方向（又は入射される方向）に移動自在である。なお、図中Ａ方向から見たミラー２０と軸２１との相互関係は、同図におけるミラー１２と軸１１との関係と同じであり、ミラー２０の基本光軸Ｏに対する基準角度は４５°である。また、ミラー２０の軸２１は、上述のミラー１２の軸１１と互いにねじれの位置となるように配置されている。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
光軸位置検出手段は、第１及び第２のビームスプリッタ１４，１５と光検出装置１６，１７により構成されており、第１及び第２のビームスプリッタ１４、１５は、基本光軸Ｏに対して４５度傾けて配置され、入射するレーザ光２の１％を検出ビーム１４Ｓ，１５Ｓとして反射させ、残りを透過させる。また、ビームスプリッタ１４、１５の反射側には、光検出装置１６、１７が配置されている。光検出装置１６、１７の表面には、検出中心が基本光軸Ｏの延長線上に位置決めされた多数の微小な受光素子が（レーザ光が基本光軸Ｏにある際の）検出ビーム１４Ｓ，１５Ｓに対して垂直な平面方向に配置されている。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
なお、外部光学系４は、軸線が基本光軸Ｏと同軸になるように配置されており、また、光軸位置決め装置６の全反射ミラー６ａは、回転の軸線が基本光軸Ｏに垂直になるように配置されている。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
次に、本発明のレーザ加工機の動作を説明する。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
レーザ光２の光軸が基本光軸Ｏに一致しない場合として、光軸が基本光軸Ｏに対して平行にずれる場合と、傾きがある場合と、平行なずれに傾きが加わる場合の３通りがある。以下、順番に説明する。
（１）レーザ光２の光軸が基本光軸Ｏに対してＺ軸方向に平行にずれた場合
図２（ａ）に示すように、例えば図中２点鎖線で示す位置にレーザ光２が平行にずれた場合には、レーザ光２はミラー１２の点Ｍ１に入射するが、ミラー１２を同図に点線で示す位置まで矢印Ｚ方向に移動させることにより、レーザ光２の光軸を基本光軸Ｏに一致させることができる。
（２）レーザ光２の光軸が基本光軸Ｏに対して角度α傾いた場合
図２（ｂ）に示すように、例えば図中２点鎖線で示す位置にレーザ光２が角度α傾いた場合には、レーザ光２はミラー１２の点Ｍ２に入射するが、ミラー１２を図中２点鎖線で示す位置のように角度α傾けることにより、レーザ光２’のように光軸を基本光軸Ｏと平行にすることができる。この状態で、上記（１）で説明したように、ミラー１２を図の上方（矢印Ｚ方向）に移動させることにより、レーザ光２の光軸を基本光軸Ｏに一致させることができる。
（３）レーザ光２の光軸が基本光軸Ｏに対して平行にずれ、かつ傾きが加わる場合
この場合は、上記（１）、（２）の複合であるから、ミラー１２の角度を変えると共に、ミラー１２の位置を移動させることにより、レーザ光２の光軸を基本光軸Ｏに一致させることができる。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
また、レーザ発振機１からの基本光軸Ｏに対する被加工物９表面上のＸ軸方向についても、ミラー２０を矢印ｖ−ｖ’方向に回動させること、及び（ミラー１３により反射されているため）紙面に垂直な方向に移動させることにより、上記ミラー１２と同様に、レーザ光２の光軸を基本光軸Ｏに一致させることができる。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
なお、ミラー１２、２０を回動させる角度と移動させる距離は、検出ビーム１４Ｓ，１５Ｓの中心の光検出装置１６、１７の中心に対するずれ量から演算で求めることができる。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
ここで、光検出装置を２つ設ける必要性について説明する。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
一般に、光検出装置１６，１７は、入射した光の入射角度を判別することはできない。このため、例えば図３に示す検出ビーム１４Ｓの光軸のように、基本光軸Ｏに対して傾いたレーザ光から分けられた検出ビーム１４Ｓが光検出装置１６の中心に入射することもあり得る。しかし、同図に示すように、検出ビーム１５Ｓの光軸が光検出装置１７の中心からずれる。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
すなわち、検出ビーム１４Ｓ、１５Ｓの光軸がそれぞれ光検出装置１６、１７の中心に入射するようにミラー１２，２０の回動角度と位置を定めることができたとき、レーザ光２の光軸は基本光軸Ｏに一致する。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
なお、レーザ光２の光軸が基本光軸Ｏに一致している場合、検出ビーム１４Ｓ，１５Ｓは光検出装置１６、１７の中心に入射するので、ミラー１２、２０を移動させる必要はない。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
また、本実施の形態においては、ビームスプリッタと光検出装置を２つずつ設けたが、１つずつにして、基本光軸Ｏ方向に移動させる移動装置により、図１におけるビームスプリッタ１４とビームスプリッタ１５との２点の位置でレーザ光の光軸を検出するようにしてもよい。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
また、本実施の形態においては、ミラー１２とミラー２０を回転軸の回りに回転自在としたが、レーザ光２の基本光軸Ｏに対する傾きが僅かである場合には、固定にすることができる。そして、このような場合には、ビームスプリッタと光検出装置を１つずつとし、かつ固定することができる。
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
【図１】本発明に係るレーザ加工機における光学系を模式的に示す説明図である。
【図２】ミラー１２の動作を示す説明図で、（ａ）はミラー１２をＺ方向に移動した際を示す図、（ｂ）はミラー１２をｕ’方向に回動した際を示す図である。
【図３】光検出装置の動作を示す説明図である。
【図４】従来のレーザ加工機の一例を示す概略構成図である。
【図５】従来の光学系を模式的に示す説明図である。
【図６】レーザ発振器１の出射部１ａを模式的に示す平面図である。
【手続補正２７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
１    レーザ発振器
６    光軸位置決め装置
９    被加工物
１１    回転軸
１２    光軸偏向手段、ミラー
１４    光軸位置検出手段（第１のビームスプリッタ）
１５    光軸位置検出手段（第２のビームスプリッタ）
１６    光軸位置検出手段（光検出装置）
１７    光軸位置検出手段（光検出装置）
２０    光軸偏向手段、ミラー
２１    回転軸
５０    レーザ加工機
Ｏ    レーザ光の予め定める光軸（基本光軸）
【手続補正２８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2005205429.tif 000001